基于40例鼻腔模型的鼻腔加热功能研究

日常生活中鼻子保暖为何重要

每次吸气时，鼻子都会在空气到达肺部前默默地将寒冷空气加温。如果这个加热过程不足，冷空气可能刺激咽喉和胸部，即使鼻腔并未阻塞，人也可能感到不适或憋闷。本研究使用基于40名健康成人医学影像的计算模型，探讨鼻腔通道的形状如何影响其加热进入空气的能力。

窥探四十个真实的鼻腔

为将鼻腔形态与加热能力关联起来，研究人员首先收集了40名志愿者的CT扫描，这些志愿者的鼻腔均无病变。研究团队基于这些扫描构建了每位受试者鼻腔的三维计算模型，包含引导气流的曲折通道和狭窄开口。随后他们使用流体模拟软件模拟安静呼吸（接近休息状态的恒定速率），并计算空气从鼻孔到咽后部温度随路径变化的情况。

大部分加热发生在何处

模拟结果证实，大部分热交换发生在鼻子的前部，即紧邻鼻孔之后的区域。空气通过该区域时会迅速升温几度，随后在更深的通道中继续逐步加温。沿同一截面比较时，下鼻道（称为下鼻道）往往比中鼻道略暖。这一模式表明鼻内不同通道共同承担加热任务，其中一些区域更像热量储备，对其他区域起支撑作用。

影响空气加热的关键鼻部特征

为了找出哪些结构特征最重要，研究团队用四个简单几何量对40个鼻腔进行分组：内部表面积与内部体积的比值、通道的平均宽度、鼻孔开口的大小，以及空气从外部进入的入射角度。内部表面积相对于体积较大的鼻腔表现出更强的总体加热能力，而通道更宽的鼻腔则倾向于加热效果较差。相比之下，鼻孔大小和入射角与鼻后部的最终空气温度相关性较弱，尽管较小的鼻孔有助于在最前端区域提升加热效果。

气流路径如何影响加热

气流进入的方向并未明显改变总体加热量，但会改变鼻腔内部加热的分布位置。在那些气流更偏向中鼻道的模型中，该通道入口处携带较冷的空气，需要承担更多加热工作；当气流偏向下鼻道时，下部通道承担了更多负荷，整体加热效果则略有改善。对鼻膜表面热流的测量显示，从前到后的热流量急剧下降，强调了前部门槛区是主要的热交换带，而更深的区域则提供了备用加热能力。

对健康与治疗的意义

总体而言，研究发现具有较大内表面积和适度狭窄通道的鼻腔在加热吸入空气方面更为有效，而过宽的气道和较大的鼻孔可能削弱这一作用。然而，鼻腔沿长度方向也会进行补偿，因此不同鼻孔尺寸的人到空气到达咽喉时可能呈现相似的温度。这些通过定量模型将鼻腔形态与热流联系起来的见解，可帮助医生在计划手术或其他治疗时保护或恢复鼻子的天然加热功能，从而支持舒适的呼吸并保护下呼吸道。

引用: Yu, S., Wu, Y., Guo, Y. et al. Study of nasal heating function based on 40 cases of nasal cavity model. Sci Rep 16, 14801 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45098-9

关键词: 鼻腔气流, 气道加热, 鼻部解剖, 计算建模, 呼吸舒适度